Цифровой фазометр

 

1. ЦИФРОВОЙ ФАЗОТ1ЕТР НО авт. св. 573772, о т л и ч а ю и и и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в каждый качал ф&зсметра введен блок коррекции, соединенный первь входом с выходом младшего разряда счетчика, вторым входом.- с входом Запись регистра памяти, третьим входом - с выходом блока сравнения кодов, четвертым входом - с выходом генератора счетных импульсов и пятым входом .- с входом Пуск триггера, первый и второй выходы блока коррекции соединены с дополнительными входамиэлектронного ключа. .

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

ЮНб

РЕСПУБ ЛИК

З 5В G 01 R 25/00!

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ, Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

flO ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (611 573772 (21) 340654Ь/18-21 (22) 12.03.82 (46) 07.07.83. Бюл. 9 25 ,(72) П..С. Глинченко, С.В. Чепурных и 24.К.. Чмых

:(71) Красноярский политехнический .институт (53) 621.3.17.373 (088 ° 8)

; (56) 1. авторское свидетельство СССР ;Р 573772, кл. G 01 R 25/00, 1976

:. (54) (57) 1 циФРОВОЯ ФАЭОНЕтР пь авт. св. В 573772, о т л и ч а ю—

„„SU„„ l 027638 A ц н и с я тем, что, с целью повышения точности измерения, в каждый канал фазометра введен блок коррекции, соединенный первым входом с выходом младшего разряда счетчика, .вторым входом — с входом "Запись" регистра памяти, третьим входом - с выходом блока сравнения кодов, четвертым входом - с выходом генератора счетных импульсов и пятым входом — с входом

"Пуск" триггера, первый и второй выходы блока коррекции соединены с дополнительными входами. электронного ключа.

1027638

2. Фазометр по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что блок коррекции содержит четыре элемента совпадений, инвертор, RS - триггер, счетный триггер, одноразрядный регистр памяти и элемент ИЛИ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов совпадений соединены между собой и соответствуют четвертому входу блока коррекции, вход инвертора соединен с вторыми входами второго и .третьего элементов совпадений и соответствует третьему входу блока коррекции, выход инвертора связан с вто рым входом первого элемента совпаде :: ний, соединенного выходом с первым входом RS-триггера, второй вход которого соединен с выходом второго элемента совпадений, а выход является первым выходом блока коррекции, третий вход третьего элемента совпадений соединен с выходом одноразрядного регистра памяти и-первым входом четвертого элемента совпадений; который подключен вторым входом к выходу счетного триггера, а прямым выходом — к третьему входу второго элемента совпадений, инверсный выход четвертого-элемента совпадений соответствует второму выходу блока коррекции, выход третьего элемента совпадений подключен к входу счетного триггера и первому входу элемента ИЛИ, связанного вторым входом с входом

"Сброс" счетного триггера, являющимся

Изобретение относится к радиоизмерительной технике.

tIo .основному авт. св. Р 573772 известен цифровой фазометр, содержащий в каждом канале регистр памяти и последовательно соединенные формирующее устройство, счетчик, блок сравнения кодов и триггер, второй вход которого соединен с выходом формирующего устройства, а выход— с входом записи регистра памяти, 10 выходы разрядов которого подключены к блоку сравнения кодов, а входы— к выходам разрядов счетчика, общие для обоих каналов и последовательно соединенные генератор счетных импуль-15 сов, связанный со счетными входами счетчиков, времязадающий блок, подключенный выходом к.входам "Пуск" триггеров, электронный-ключ, связанный входами с генератором счетных импульсов, времязадающим блоком и выходами блоков сравнения кодов, и р Егистрирующий счетчик. пятым входом блока коррекции,, а выходом — с входом "Сброс" одноразряд-. ного регистра памяти, информационный вход и вход записи которого соответствуют первому и второму входам блока коррекции.

3. Фазометр по п. 1, о т л и ч аю шийся тем, что блок коррекции содержит элемент задержки, эле-. мент ИЛИ, элемент совпадений, элемент переноса, триггер.и одноразрядный регистр памяти, информационный вход и вход записи которого соответствует первому и второму входам блока коррекции, а его инверсный выход является первым выходом блока коррекции, вход "Сброс" одноразрядного регистра памяти соединен с выходом элемента ИЛИ, а его прярой выход — с первым входом элемента совпадений, второй и третий входы которого являются соответствен но третьим и четвертым входами блока коррекции, выход элемента совпадений подключен к первым входам триггера и элемента ИЛИ, второй вход которого является пятым входом блока коррекции; выход триггера соединен с первым входом элемента переноса, выход которого является вторым выходом блока коррекции, а вторые входы триггера и элемента переноса подключены к выходу элемента задержки, вход которого соединен с третьим входом элемента совпадений.

В данном фазометре преобразование сдвига фаз в эквивалентные интервалы времени осуществляется по переходам гармонического сигнала через максимальные (минимальные) значения, что определяет повышенную помехоустойчивость фазометра к воздействию внутренних и внешних широкополосных шумов.

Моменты перехода фиксируются путем . временной привязки к серединам соответствующих полуволн сформированного сигнала. При этом в каждом периоде сигнала текущий код счетчика сравнивается с помощью элемента сравнения коДов с кодом, хранимым в регистре памяти и.соответствующим половине ,длительности полуволны сигнала в йредыдущем периоде P1) .

Однако при записи в регистр памяти нечетных значений выходного кода счетчика, соответствующих длительности полуволн сигнала с уменьшенным вдвое весом, возникает погрешность усечения, вызывающая смещение влево момента привязки на полпериода счетньтх импульсов. Это приводит к дополнительной погрешности измерения, зависящей от частоты сигнала, а при наличии асимметрии ограничения сиг- 5 нала — и от амплитуды, так как в абоих случаях изменяется длительность полуволны сигнала, к которой осуществляется привязка. Величина дополни тельной погрешности зависит от числа 10 четных и нечетных значений выходного . кода счетчика, соответствующих длительностям полуволн.

Цель изобретения — повышение точности измерения цифрового фазометра. 5

Поставленная цель достигается тем, что в цифровой .фазометр, содержащий последовательно соединенные генератор импульсов высокой частоты, 20 времязадающий делитель, ключ, регистрирующий счетчик и два измерительных канала, каждый из которых включает регистр памяти и последовательно соединенные формирователь, счетчик, блок 25 сравнения кодов и триггер, второй вход которого соединен с выходом фор-. мирователя, а выход - с входом записи регистра памяти, выходы разрядов которого соединены с блоком сравнения кодов, а входы — с выходами разрядов счетчика, вход которого соединен с выходом генератора импульсов высокой частоты и вторым входом ключа, третий вход которого соединен с выходом бло ка сравнения кодов, а выход времязадающего блока соединен с входами

"Пуск" триггеров, введен блок коррекции, соединенный первым входом с выходом младшего разряда счетчика, вто1» рым входом - с входом "Запись" ре- 40 гистра памяти, третьим входом - с выходом блока сравнения кодов, четвертым входом — с выходом генератора счетных импульсов и пятым входом— с входом "Пуск," триггера, первый и 45 . второй выходы блока коррекции соединены с первым и вторым дополнитель-. ными входами электронного ключа.

1027638 дом второго элемента совпадений, а выход является первым выходом блока коррекции, третий вход третьего эле» мента совпадений соединен с выходом, одноразрядного .регистра памяти и первым входом четвертого элемента совпадений, который подключен вторым входом к выходу счетного триггера, а пря1ым выходом - к третьему входу второго элемента совпадений, инверсный выход четвертого элемента совпадений соответствует второму выходу блока коррекции, выход третьего элемента совпадений подключен к входу счетного триггера и первому входу элемента ИЛИ, связанного вторьм вхо.дом с входом "Сброс" счетного триггера, являющимся пятым входом блока коррекции, а выходом - с входом

"Сброс". одноразрядного регистра.памяти, информационный вход и вход записи которого соответствует первому и второму входам блока коррекции.

При втором варианте исполнения блок коррекции содержит элемент за- держки, элемент ИЛИ, элемент совпаде -.. ний, элемент переноса, триггер и одноразрядный регистр памяти, информационный вход и вход записи которого . соответствуют первому и второму вхо-. дам блока коррекции, а его инверсный выход является первым выходом блока коррекции, вход "Сброс" одноразрядного регистра памяти соединен с выходом элемента ИЛИ, а его прямой выход - с первым входом элемента совпадений, второй и третий входы которого являются соответственно третьим и четвертым входами блока коррекции, выход элемента. совпадений подключен .-к первым входам триггера и элемента

ИЛИ, второй вход которого является пятым входом блока корреКции, выход триггера соединен с первым входом элемента переноса, выход которого является вторым выходом блока коррекции,, а вторые входы триггера иэлемента переноса подключены .к выходу элемента задержки, вход которого соединен с третьим входом элемента совпадений.

ПРИ первом варианте исполнения блок коррекции содержит четыре элемента совпадений, инвертор, RS-триггер, счетный триггер, одноразрядный регистр памяти и элемент ИЛИ, причем первые входы первого, второго и третьего элементов совпадений соединены 5 .между собой и соответствуют четвертому входу блрка коррекции, вход ии-. вертора соединен с вторыми входами второго и третьего элементов совпадений и соответствует третьему входу 60 . блока коррекции, выход инверторасвязан с вторым входам первого элемента совпадений, соединенного выходом с первым входом RS-триггера, второй вход которого связан,с выхо- 65

На фиг. 1 приведена блок-схема цифрового фазометра;. на фиг. 2 и 3блок-схема блока коррекции и его временные диаграммы, первый вариант исполнения; на фиг. 4 и 5 — то же, второй вариант.

Фазометр содержит последовательно соединенные генератор 1 счетных импульсов, времязадающий блок 2, электронный ключ 3 и регистрирующий счет»чик 4 и .связанные с ними два идентичных измерительных канала 5 и б, каждый из которых включает в себя формирователь 7, связанный со счетчи» ком 8 и триггером 9, которые соединены со связанными один с другим

1027638 блоком 10 сравнения кодов, регистром 11 памяти и блоком 12 коррекции, который при первом варианте реализации (фиг. 2) содержит последовательно включенные инвертор. 13, первый элемент 14 совпадений, RS-триггер 15 и

5 связанный с ними второй элемент 16 совпадений, последовательно соединенные третий элемент 17 совпадений, счетный триггер 18, четвертый элемент 19 совпадений и связанные с ними и между собой одноразрядный регистр

20 памяти и элемент ИЛИ 21; второй вариант блока коррекции { фиг. 4).:содержит соединенные один с другим одноразрядный регистр 22 памяти, эле мент ИЛИ 23 и элемент 24 совпадений, к которому подключены соединенные между собой элемент 25 задержки, триггер 26 и элемент 27 переноса.

Фазометр работает следующим обра- 20 зом.

Исследуемые сигналы с входов фазометра поступают на формирователи 7 обоих каналов, где преобразуются в последовательность прямоугольных 25 импульсов, фронты которых соответствуют переходам исследуемых сигналов через нулевой уровень. Эти импульсы управляют счетчиком 8, открывая его на время действия одной из полуволн сигнала. Регистрируемый счетчиком 8 код с уменьшенным вдвое весом записывается в регистр 11 памяти. В следующем периоде сигнала этот код сравнивается с текущим кодом счетчи- 5 ка 8 и в момент их равенства на вы3 ходе блока 10 сравнения кодов формируется импульс, временное положение которого с некоторой точностью соответствует серединеполуволнн сигнала .

Одновременно с.помощью триггера 9 4О разрешается запись в регистр 11 памяти нового кода счетчика 8, соответствующего в момент окончания полуволнн сигнала ее длительности. Далее процессы повторяются. B результа 45 те в каждом периоде сигнала на выходе блока 10 сравнения кодов формируются импульсы, совпадающие с некоторой точностью с одним из экстремальных значений сигнала (без учета !Я} запаздывания в формирующих устройствах фазометра) . Эти импульсы управляют электронным ключем 3, осуществляющим преобразование фазового сдви

ra в эквивалентный интервал вРемени и квантование интервалов времени счетными импульсами.

При нечетных значениях выходного кода счетчика, соответствующих длительности одной из полуволн сигнала, 60 при записи в регистр памяти с уменьшенным вдвое весом возникает погрешность .усечения и момент привязки смещается влево, что приводит к погрешности измерения. Эта погрешность 5 исключается с помощью блока .12 коррекции, который осуществляет контроль четности-нечетности кода счетчика 8 по содержимому его младшего разряда и смещает"импульс привязки вправо при нечетных значениях этого ко} а. При этом сдвиг импульса привязки можно производить либо на полпериода счетных импульсов при каждом нечетном значении кода счетчика, либо на пе. . риод счетных импульсов после каждого второго нечетного значения кода.

На фиг. 2 приведена блок-схема первого варианта реализации блока 12 коррекции, обеспечивающего сдвиг импульса привязки на период сигнала о двум нечетным значениям кода счетчи- . ка 8.

В одноразрядный регистр 20 записи : аается содержимое младшего разряда счетчика S. Если это содержимое равно "1", то код счетчика 8 нечетный, если равно "0", то код четный. Выход одноразрядного регистра памяти управляет элементами 17 и 19 совпаде,.ний. При первом нечетном значении кода открывается третий элемент 17 совпадений и во время действия на его входе импульса с выхода блока 10 сравнения кодов через него проходит счетный импульс с выхода генератора 1 счетных импульсов, подключенного к третьему входу третьего элемента совпадений. Этот импудьс переключит в единичное состояние счетный триггер

18 и возвратит через элемент ИЛИ 21 одноразрядный регистр 20 памяти в ну левое исходное состояние. На инверс " ном выходе:четвертого элемента 19 совпадений, подключенном к первому дополнительному входу электронного ключа 3, при этом будет уровень логической "1", разрешающий электронному . ключу зарегистрироваTb первый после момента равенства кодов счетный импульс с выхода генератора,1 счетных импульсов, соответствующий импульсу привязки к экстремальному значению сигнала. Процессы повторяются, если последующие значения кодов будут четными. При втором нечетном значении кода на инверсном выходе четвертого элемента 19 совпадений будет логический,"0", запрещающий электронному ключу 3 регистрацию первого после момента .равенства кодов счетного импульса. Одновременно под действием логической "1" с прямого выходачетвертого элемента 19 совпадений открывается второй элемент 16 совпадений и устанавливает RS-триггер 15 в единичное состояние. При этом на его выходе формируется импульс;. перекрывающийся по времени с вторым после момента равенства кодов счетным импульсом. Этот счетный импульс, сдвийутый на период относительно первого, . 1027638 и проходит на открытый к этому времен ни электронный ключ 3, так как счетный триггер 18 и одноразрядный ре.гистр 20,памяти первым счетным импульсом возвращаются в исходное нулевое состояние. В результате погрешность

sa счет.усечения при записи кода счет чика 8 в регистр 11 памяти с умень шенным вдвое весом исключается.

Блок 10 сравнения кодов реализует--. ся по известной схеме в соответствии с логическим выражениемс AB + AB, где A, - выходные коды счетчика 8 и регистра 11 памяти. Электронный ключ 3 реализуется известными средствами с дополнительной логикой на 15 входе, описываемой выражением л=(бж+е) а(фиг. 3 л).

На фиг. 4 приведена блок-схема второго варианта реализации блока 12 коррекции» обеспечивающая сдвиг импульса привязки на полпериода счетных импульсов при каждом нечетном значении кода счетчика 8. Здесь так-. же в одноразрядный регистр 22 памяти 25 заносится содержимое младшего разряда счетчика 8 равное "0", если его код четный, и равное "1", если код нечетный. В первом случае на инверсном выходе регистра 22 будет логичес- 0 кай "1", и электронный ключ 3 будет регистрировать в момент равенства кодов соответствующий импульс счетной последовательности генератора 1 (фиг. 5:а б,л) ° Если же код нечетный, то уровнем логического нуля с инверсного выхода одноразрядного регистра

22 памяти электронный ключ 3 будет заперт и не зарегистрирует соответствующий моменту равенства кодов счетный импульс генератора 1,. В то 40 же время этот импульс пройдет через открытый элемент 24 совпадений, установит триггер 26 в единичное состояние и через элемент ИЛИ 23 сбросит одноразрядный регистр 22 памяти в нулевое состояние. В результате на инверсном выходе этого регистра (фиг. 5.ж) установится. "1" и ближай. ший импульс с выхода элемента 25 задержки, сдвинутый на полпериода относительно счетной последователь ности генератора 1, пройдет через элемент 27 переноса (фиг. 5,е) и будет зарегистрирован электронным ключем 3. Одновременно он сбросит триггер 26 в исходное (нулевое) состояние. Таким образом, обеспечивается смещение момента привязки при нечетных значениях кода счетчика 8 на полпериода счетной последовательности.

При практической реализации устройства сдвинутая на полпериода последовательноств счетных импульсов может быТь непосредственно сформирована в генераторе 1.

Электронный клич в данном случае также реализуется по известной структуре с дополнительной логикой на входе, описываемой выражением л= (а,б + е)ж (фиг. 5 л).

Таким образом введение новых элеР ментов и связей позволяет исключить дополнительную погрешность, свойственную прототипу и достигающую единиц градусов, и тем самым повысить точность измерений °

В предлагаемом устройстве расширение динамического диапазона и повышение точности измерения достигается без сужения полосы пропускания измерительного тракта и не требует введения каких-ли о коммутаций и перекличений.

1027638

rt а%а r)

4%в S

ВНИИПИ Эаказ 4732/49 Тираж 710 Подписное

Филиал ППП "Патент", г.Ужгород,ул.Проектная,4